Рушій для роторного блока генерації з вертикальною віссю обертання

Рушій для роторного блока генерації з вертикальною віссю обертання, що містить профільовані площини опору повітряному потоку, закріплені між верхньою і нижньою площинами, який відрізняється тим, що профільовані площини опору повітряному потоку виконані жорсткими і розташовані перпендикулярно напрямку руху повітряних потоків у вигляді трьох діаметрів - внутрішнього, виконаного за типом ротора Савоніуса, середньо 3 площини опору повітряному потоку обладнані жорстким кріпленням, а зовнішні - обладнані шарнірним кріпленням, що забезпечує обертання уздовж вертикальної осі під кутом від 5 до 20 градусів, через яке пов'язані з кріпильним елементом валу блоку генерації. Новим, в корисній моделі, що заявляється, є те, що профільовані площини опору повітряному потоку виконані жорсткими і розташовані перпендикулярно направленню руху повітряних потоків у вигляді трьох діаметрів - внутрішнього, що виконаний за типом ротора Савоніуса, середнього, що виконаний за типом ротора Дар'є, зовнішнього, що виконаний з різною симетрією зовнішньої і внутрішньої поверхонь площин опору повітряному потоку, що використовує ефект Магнуса, при спільній кількості площин опору повітряному потоку від 9 до 15, при цьому всі площини опору повітряному потоку забезпечені кріпильними елементами, що сполучають їх з віссю обертання, - внутрішні і середні площини опору повітряному потоку обладнані жорстким кріпленням, а зовнішні - обладнані шарнірним кріпленням, що забезпечує обертання уздовж вертикальної осі під кутом від 5 до 20 градусів, через яке пов'язані з кріпильним елементом валу блоку генерації. Пристрій, що заявляється, працює таким чином: Кінетична енергія обертального руху з блоку площин опору повітряному потоку (надалі - вітроколеса) передається на вертикальний вал відбору потужності роторного блоку генерації. Вал відбору потужності, в пристрої, що заявляється, є сполучною ланкою при передачі обертального руху від блоку вітроколеса через зубчасту передачу маховика безпосередньо на вали роторів електрогенераторів. Площини опору повітряному потоку виготовлені з композитних матеріалів підвищеної міцності і малою вагою, пов'язані з валом відбору потужності за допомогою кріпильних елементів - спиць, певних розмірів і конфігурації. Кожен вид площин опору повітряному потоку експериментально розраховують на відповідність площини з певною конфігурацією, для отримання необхідного моменту, що крутить, який перевищує суму моментів осей роторів генераторів, що крутять, та встановлюють під певним кутом атаки щодо повітряного потоку на розрахункових діаметрах, які створюють відповідне вітроколесо, певного діаметру і висоти (див. фіг. 1-2). На внутрішньому діаметрі вітроколеса жорстко кріпляться площини опору повітряному потоку, виконані за типом ротора Савоніуса (див. фіг. 2), що виконують функцію стартера при початку руху і гальмівного пристрою, що гарантує запуск, стабільне обертання валу ротора та не дозволяє колесу при поривах вітру різко міняти швидкість обертання. Площини опору повітряному потоку середнього діаметру вітроколеса виконані за типом ротора Дар'є з симетричними профілями поперечного перетину площин опору повітряному потоку, що доповнює функцію стартера і за рахунок встановлення певного кута атаки, що підсилює динаміку 49874 4 обертального руху. Площини опору повітряному потоку зібрані в блок вітроколеса за допомогою кріпильних елементів, через спиці, що розміщені в паралельних плоскостях і покриті кожухами обтікання (на фіг. 1 і 2 кожухи обтікання з'єднань з віссю блоку генерації не вказано). На зовнішньому діаметрі вітроколеса вертикально кріпляться площини опору повітряному потоку з різною симетрією зовнішніх і внутрішніх сегментів, які сполучені з віссю блоку генерації через спиці шарнірно, за рахунок чого збільшується дія підіймальної сили площин опору повітряному потоку, що перпендикулярна направленню рухомого потоку повітря (ефект Магнуса) для створення ефекту перпендикулярного тиску на внутрішні профілі площин опору повітряному потоку. Різниця в конфігурації зовнішнього і внутрішнього секторів площин створює різницю тиску при опорі потоком рухомої маси повітря. Розміри вітроколеса, кількість площин опору повітряному потоку і їх діаметри розраховані під блок генерації певної потужності. Кількість площин опору повітряному потоку на кожному з розрахункових діаметрів непарна, не менш 3-х, і не більше 5-ти. (див. фіг.1-2), що забезпечує надійну стабілізацію і вагове балансування вітроколеса по відношенню до валу відбору потужності блоку генерації. Площини опору повітряному потоку розташовані на різних діаметрах у вітроколесі, мають різний поперечний розмір і конфігурацію, різну висоту і спільні площини внутрішню 1, середню 2 і зовнішню 3. Площини опору повітряному потоку, розташовані на внутрішньому 1 діаметрі виконані за типом ротора Савоніуса 4, на середньому 2 діаметрах вітроколеса виконані за типом ротора Дар'є (див. фіг. 2), на зовнішньому 3 діаметрі виконані з різною симетрію зовнішніх і внутрішніх сегментів 6 (див. фіг.2, 4), площини опору повітряному потоку 4, 5 мають поперечний симетричний профіль сегментів поверхні, мають кріплення 7, і кріпляться до спиць 8 жорстко з фіксованим кутом атаки по відношенню до вітру (див. фіг.4). Фіксований кут атаки дозволяє їм виконувати функції гальмівного пристрою при різкій зміні швидкості руху повітряного потоку і не дозволяє вітроколесу неконтрольовано обертатися (йти в рознесення). Площини опору повітряному потоку 6, що розташовані на зовнішньому 3 діаметрі вітроколеса (див. фіг. 4) мають поперечний профіль з різною симетрією зовнішньої і внутрішньої площин опору повітряному потоку і мають кріплення 9, завдяки якому кріпляться до спиць за допомогою шарнірних з'єднань, що дозволяє їм при мінімальній швидкості руху повітряного потоку мимоволі приймати оптимальну позицію кута атаки на даний момент часу. При виготовленні легких і міцних площин опору повітряному потоку складного поперечного профілю використовуються композитні матеріали з яких виготовляються сегменти заданого профілю. З виготовлених сегментів на внутрішній металевий каркас набирається певний майдан площин опору 5 повітряному потоку в якому сегменти виконують роль ланжеронів, що забезпечують поперечну міцність приймальної панелі (див. фіг. 4, де 6 - профіль панелі з асиметричною хордою площини опору повітряному потоку, 5 - профіль панелі з симетричною хордою, с - профіль з симетричною хордою). Металевий каркас 10 - забезпечує їх подовжню міцність (див. фіг. 5). Внутрішній металевий каркас виготовляється з прямокутних і круглих труб, зв'язаних між собою металевими смугами на якому розміщені жорсткі і шарнірні кріплення площин опору повітряному потоку із спицями вітроколеса при цьому враховується вимоги до вагових параметрів вітроколеса (див. фіг. 6, де 11, 12 сегменти площин опору повітряному потоку ; 13, 14 - місця кріплення площин опору повітряному потоку). Сила тертя, що створюється з суми ваги вітроколеса і валу відбору потужності з маховиком блоку генерації, компенсується підшипниками кочення і регулюється механізмом компенсації тертя. Компенсатор тертя забезпечує нульове співвідношення вагових навантажень між вітроколесом з маховиком блоку генерації і опорною станиною блоку генерації, що гарантує високий і стійкий ККД при відборі потужності поновлюваної енергії з потоку повітря, що поступає з будь-якого направлення. 49874 6 Досягнення чітких вагових співвідношень між вітроколесом і блоком регенерації дозволяють отримувати електроенергію при малих оборотах вітроколеса за рахунок зменшення навантаження між валом, маховиком, вітроколесом і станиною блоку генерації. Співвідношення між діаметром, потужністю і оборотами доводить шумовий ефект при експлуатації роторних рушіїв до норм, відповідних стандартам CEC України. Основною перевагою пропонованого рушія для роторного блоку генерації з вертикальною віссю обертання є його простота в експлуатації, вживання в блоці генерації компенсатора тертя, що помітно підвищує ККД пропонованого пристрою, а також можливість генерації електроенергії при щодо малій силі вітру будь-якого направлення (3-5м/сек) при низькому числі оборотів вітроколеса (50-120об/хв). Запропонований пристрій відрізняється: - універсальністю; - оригінального виконання; - чітким розрахунком вагових навантажень; - відносною простотою збірки; - гарантією високої якості збірки; - доступністю технічного обслуговування; - повна відповідність екологічної безпеки і нормам СЕУ. 7 49874 8 9 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 49874 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601